1、基于PLC的噴泉模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、電氣綜合應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題目:基于PLC的噴泉模擬控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 * 專(zhuān) 業(yè) * 班 級(jí) * 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 時(shí)間： 考核項(xiàng)目設(shè)計(jì)60分平時(shí)成績(jī)20分答辯20分得分總分考核等級(jí)教師簽名目錄1、課程目的22、設(shè)計(jì)要求與任務(wù)22.1、設(shè)計(jì)要求22.2、設(shè)計(jì)任務(wù)22.3、設(shè)計(jì)的花樣控制功能32.4、主要內(nèi)容43、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43.1、PLC介紹43.2、PLC選型54 、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)54.1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟54.2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路64.3 、PLC的存儲(chǔ)器容量和IO點(diǎn)估算64.4、系統(tǒng)I/O口接圖74.5、控制程序流程圖設(shè)計(jì)75、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析86、總

2、結(jié)87、參考文獻(xiàn)9附件10梯形圖主程序10中文摘要：噴泉是近年來(lái)出現(xiàn)的一種園林建筑與花式觀(guān)賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國(guó)的迅速發(fā)展，對(duì)噴泉的控制要求也越來(lái)越高，使得越來(lái)越多的控制部分需要可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 使用PLC控制噴泉，具有使用方便，運(yùn)行可靠，控制程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。用梯形圖方法編程，可以使設(shè)計(jì)思路清晰，編程簡(jiǎn)便.若需要改變噴水花樣和噴水時(shí)間，設(shè)計(jì)方案不必作很大調(diào)整，只要把控制程序作相應(yīng)的修改，即可實(shí)現(xiàn)控制目的。本設(shè)計(jì)以3路噴泉為研究對(duì)象，采用了三菱FX2N系列可編程序控制器作為噴泉的控制器。對(duì)花式噴水池的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理。并

3、提出了噴水池硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并達(dá)到了實(shí)時(shí)控制的要求。關(guān)鍵字：噴泉、PLC、梯形圖編程English abstract: the fountain is recent a landscape architecture and fancy ornamental combination of a product. Along with the programmable controller in the rapid development of our country, the fountain control requirements al

4、so more and more high, make more and more control part need programmable controller to realize.Use PLC control fountain, is easy to use, reliable operation, the control program design simple etc. Use ladder diagram programming method, can make the design idea is clear, the programming is simple. If

5、you need to change the spray pattern and discharge time, design need not be a significant change, as long as the control program for the corresponding modification, can realize the control purpose. This design with 3 road fountain as the research object, the mitsubishi FX2N series programmable contr

6、oller as a fountain of controller. To fancy fountain control of the whole system function was analyzed, the programmable controller of component and work principle. And puts forward the fountain hardware each composition module and detailed hardware module design. This design improves the fountain s

7、ystem control quality, and has achieved the requirements of real-time control.Key words: fountain, PLC, ladder diagram programming1、課程目的利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式。在系統(tǒng)的硬件組成以及軟件的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)PLC控制電磁閥開(kāi)關(guān)來(lái)決定噴水的效果，供人們休閑、觀(guān)賞。自動(dòng)噴泉控制的實(shí)現(xiàn)方法很多，本設(shè)計(jì)題目為基于可編程控制器（PLC）的噴泉控制系統(tǒng)，用PLC進(jìn)行控制不僅能夠進(jìn)行多種水型切換，而且能將各種水型、燈光按預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)

8、算機(jī)運(yùn)行控制程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型、等過(guò)實(shí)現(xiàn)多姿多彩的變化。通過(guò)上位機(jī)（PC）與PLC之間的通訊來(lái)監(jiān)控噴泉的狀態(tài)與效果，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)，以達(dá)到順利實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的要求及目的，同時(shí)還要達(dá)到低功耗、高性?xún)r(jià)比、運(yùn)行可靠等基本要求。2、設(shè)計(jì)要求與任務(wù)2.1、設(shè)計(jì)要求 1）S7-200PLC編程或歐姆龍PLC； 2）用LED模擬三組ABC噴頭，一點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)； 3）按點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)，A組先噴5秒，然后BC兩組同時(shí)噴且A組停，5秒后C組停，而AB兩組又同時(shí)噴，再經(jīng)過(guò)2秒，C組也開(kāi)始噴，持續(xù)5秒后，全部停止噴水，再經(jīng)過(guò)3秒后重復(fù)前述過(guò)程。擴(kuò)展要求： 1）能用按鍵選擇噴泉式樣； 2）能用按鍵選擇噴泉間隔時(shí)間。2.2、設(shè)

9、計(jì)任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行自動(dòng)噴泉的控制原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。2.3、設(shè)計(jì)的花樣控制功能有4個(gè)彩燈代表4個(gè)噴頭，有3個(gè)選擇按鈕，如下圖2-1所示。采用三菱FX2N-64MR進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)2種的自動(dòng)噴泉花樣。圖2-1 噴頭分布與方式選擇按鈕基于以上要求，本系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能花樣一： 按下啟動(dòng)按鈕K1按鈕選擇花樣1模式 燈L1亮5秒 然后燈L1滅，燈L2和L3亮5秒 然后燈L3滅，燈L1和L2亮2秒 然后燈L1、L2和L3同亮5秒 最后熄滅3秒后，重復(fù)

10、到花樣二： 按兩下K1按鈕選擇花樣2模式 燈L2亮1秒 然后燈L1和L3亮1秒 然后燈L1、L2和L3同亮1秒 然后燈L1和L3亮1秒 然后燈L2亮1秒 最后熄滅1秒后，重復(fù)到2.4、主要內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線(xiàn)圖、時(shí)序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動(dòng)/停止，單步/連續(xù)功能按鈕；3. 運(yùn)用相關(guān)指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)2種的自動(dòng)噴泉花樣控制；5. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；6. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴泉的控制要求3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1、PLC介紹 可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)

11、算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分。 早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC,PLC自1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程

12、序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。3.2、PLC選型 現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC有三菱、西門(mén)子、歐姆龍、松下等。 三菱PLC結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門(mén)子弱。 西門(mén)子PLC性能強(qiáng)大、可操作性強(qiáng)、有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件但是價(jià)錢(qián)太高。 歐姆龍PLC歐姆龍編程軟件對(duì)符號(hào)地址的格式有要求，東歐的老機(jī)床器件符號(hào)輸進(jìn)去好多都不認(rèn)，按它的標(biāo)準(zhǔn)老圖的標(biāo)示都要變很不方便。 松下PLC超小型尺寸，輕松擴(kuò)展，擴(kuò)展單元可直接連接到控制單元上、不需任何電纜。從I/O 10點(diǎn)到最大I/O 128點(diǎn)的選擇空間。 本設(shè)計(jì)需要速度快穩(wěn)定同時(shí)從價(jià)格等方面考慮我們選擇三菱PLC本設(shè)

13、計(jì)所使用的I/O口不是太多所以我們選擇三菱FX-2N型PLC。4 、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟（1）深入了解和分析花式噴泉的工藝條件和控制要求。（2）確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。（3）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類(lèi)型。（4）分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子的接線(xiàn)圖。（5）設(shè)計(jì)花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖（6）程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。（7）將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更

14、加完善。4.2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。4.3 、PLC的存儲(chǔ)器容量和IO點(diǎn)估算（1）存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于

15、用戶(hù)應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)代替。 （2）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)系統(tǒng)要求所選擇的I/O功能分布表如下表所示：表4-1輸入輸出（I/O）選擇功能元件輸入點(diǎn)功能元件輸出點(diǎn)啟動(dòng)按鈕SB1I0.0指示燈L1Q0.0停止按鈕SB2I0.1指示燈L2Q0.1花樣選擇開(kāi)關(guān)K1I0.2指示燈L3Q0.24.4、系統(tǒng)I/O口接圖圖4-1系統(tǒng)I/O口接圖4.5、控制程序

16、流程圖設(shè)計(jì) 圖4-2控制流程圖5、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析將PLC連接到計(jì)算機(jī)的COM1口，其他都為默認(rèn)狀態(tài)，首先看一下計(jì)算機(jī)與PLC的通訊是否正常，將軟件打開(kāi)選擇好機(jī)型，將自動(dòng)噴泉控制系統(tǒng)的程序打開(kāi)，轉(zhuǎn)換、寫(xiě)入，打開(kāi)監(jiān)視狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕和選型按鈕，通過(guò)觀(guān)察I/O口輸入、輸出是否正確。如有錯(cuò)誤找出原因，解決問(wèn)題。直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線(xiàn)，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)

17、系完全符合要求。完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線(xiàn)等方面的問(wèn)題，以及PLC的外部接線(xiàn)圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過(guò)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了。6、總結(jié)通過(guò)所做PLC的設(shè)計(jì)，讓我們進(jìn)一步對(duì)PLC的應(yīng)用及功能做了了解，對(duì)軟件梯形圖的應(yīng)用也變的熟練。我掌握了更多關(guān)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的知識(shí)，明白了自動(dòng)噴泉控制系統(tǒng)的組成，F(xiàn)X2N-64MR的功能及特點(diǎn)。無(wú)論是在硬件還是軟件設(shè)計(jì)上，我都遇到了不少的問(wèn)題，在克服困難的過(guò)程中，我們學(xué)到了許多，特別是在課堂上學(xué)不到的東西。使我重新系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了網(wǎng)絡(luò)測(cè)控，可編程控制器等課程，熟悉掌握了PLC的使用。對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟有了清楚的了解，并掌握了一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。學(xué)會(huì)了如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。并在查閱資料的過(guò)程中對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和問(wèn)題的解決提出了新的見(jiàn)解，分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因，使得對(duì)問(wèn)題理解也更加深刻。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣用理論去解決。最后，非常感謝老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助。7、參考文